JP5470928B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device .
配線層が形成されている側とは反対側から光を入射させて受光する裏面照射型構造を適用したCMOS型固体撮像素子の一例について、図24の概略構成断面図によって説明する。
図24に示すように、単結晶シリコン層361内に各画素の受光センサ部を構成するフォトダイオードPDが形成され、単結晶シリコン層361の上方(光入射側)に、カラーフィルター層364およびレンズ365が設けられている。なお、単結晶シリコン層361は、後述するようにシリコン基板を薄くしたものである。
一方、単結晶シリコン層361の下方(光入射側とは反対側)には、層間絶縁層362に多層の配線層363が設けられ、配線層363が形成された層間絶縁膜362は、その下の支持基板366により支持されている。
An example of a CMOS type solid-state imaging device to which a back-illuminated structure in which light is incident from the side opposite to the side where the wiring layer is formed is applied will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG.
As shown in FIG. 24, a photodiode PD constituting a light receiving sensor portion of each pixel is formed in the single
On the other hand, below the single crystal silicon layer 361 (on the side opposite to the light incident side), a
上記CMOS型固体撮像素子の製造方法は、イオン注入によりシリコン基板(図示せず)の表面付近に、受光センサ部を構成するフォトダイオードPDを形成する。そして、シリコン基板上にゲート絶縁膜(図示せず)を介し画素トランジスタのゲート電極372を形成する。さらに層間絶縁膜362を介して、配線層363を順次形成する。
In the method for manufacturing the CMOS solid-state imaging device, the photodiode PD constituting the light receiving sensor unit is formed near the surface of a silicon substrate (not shown) by ion implantation. Then, a
次に、層間絶縁膜362の表面を平坦化し、上記シリコン基板を反転して、層間絶縁膜362の平坦化された面に支持基板366を張り付ける。
Next, the surface of the
次に、シリコン基板の裏面を研磨してシリコン基板を薄くして、上記単結晶シリコン層361を形成する。これにより、シリコン基板(単結晶シリコン層361)内部にフォトダイオードPDが形成される。そして、所定の厚さを有する上記単結晶シリコン層361上に平坦化層を介して、カラーフィルター層364、レンズ365を順次形成する。
このようにして、前記図24に示したCMOS型固体撮像素子360を製造することができる(例えば、特許文献1:図35参照)。
Next, the back surface of the silicon substrate is polished to thin the silicon substrate, so that the single
In this way, the CMOS solid-
上記製造工程では、最終工程でのレンズ365の形成では、既に形成されているフォトダイオードPDに対して位置合わせを行う必要がある。このため、位置合わせマーク(アライメントマーク)の存在は不可欠となる。
また、層間絶縁膜362側には支持基板366が張り付けられているため、通常の方法でパッドコンタクト(図示せず)を形成することが不可能である。
In the manufacturing process described above, in the formation of the
Further, since the
そのため、シリコン基板にフォトダイオードPDを形成する際に、シリコン基板の裏面まで貫通する位置合わせマーク用の孔(図示せず)を作製し、その孔内に絶縁層を埋め込んで位置合わせマーク(図示せず)を形成している。この位置合わせマークを用いて、レンズ365を形成する際に、フォトダイオードPDに対するレンズ365の位置合わせを行うことを可能にしている。
Therefore, when forming the photodiode PD on the silicon substrate, an alignment mark hole (not shown) that penetrates to the back surface of the silicon substrate is formed, and an insulating layer is embedded in the hole to align the alignment mark (see FIG. (Not shown). Using this alignment mark, when the
しかしながら、上記の構成では、パッドを形成する電極の取り出しは、その電極が配線層側に形成されているため、光入射側から単結晶シリコン層を掘って電極上部を開口する開口部を形成する必要があり、工程数の増大、製造コストの増大となっていた。また、開口部の底部にパッドの電極があるため、その電極に接続される配線が開口部周囲と接触しないようにするため、開口部を広く形成する必要があり、その分、素子面積の増大となっていた。 However, in the above configuration, since the electrode forming the pad is taken out on the wiring layer side, the single crystal silicon layer is dug from the light incident side to form an opening that opens the upper portion of the electrode. Therefore, the number of processes and the manufacturing cost were increased. In addition, since there is a pad electrode at the bottom of the opening, it is necessary to form a wide opening in order to prevent the wiring connected to the electrode from contacting the periphery of the opening. It was.
また、上記構成とは別の構成が開示されている。図示はしていないが、例えば、配線が形成されている配線絶縁層上にシリコン層が形成され、このシリコン層にフォトダイオードが形成されている。また上記シリコン層を貫通して配線絶縁層の上部にいたるコンタクト層が形成されている。上記コンタクト層の側周にはシリコン層と絶縁する絶縁層が形成されている。上記コンタクト層の下部は配線絶縁層内に形成された配線層の配線に接続され、その上部はパッド電極に接続され、パッド部を構成している。
上記コンタクト層の材料には、タングステン(W)等の金属を用いている。この金属としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、もしくはそれらの合金を用いることができるとしている。
また、シリコン層には、上記絶縁層と同材質の絶縁層がシリコン層を貫通する状態に形成されていて、アライメントマークを形成している。
Further, a configuration different from the above configuration is disclosed. Although not shown, for example, a silicon layer is formed on a wiring insulating layer on which wiring is formed, and a photodiode is formed on this silicon layer. A contact layer that penetrates the silicon layer and reaches the upper portion of the wiring insulating layer is formed. An insulating layer that insulates the silicon layer is formed on the side periphery of the contact layer. The lower portion of the contact layer is connected to the wiring of the wiring layer formed in the wiring insulating layer, and the upper portion thereof is connected to the pad electrode to constitute a pad portion.
A metal such as tungsten (W) is used as the material of the contact layer. As this metal, aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), or an alloy thereof can be used.
In addition, an insulating layer made of the same material as the insulating layer is formed in the silicon layer so as to penetrate the silicon layer, thereby forming an alignment mark.
この従来技術では、アライメントマークを形成する絶縁層と、コンタクト層を形成する金属は別々の工程で形成される。しかも、コンタクト層を形成する接続孔にアライメントマークを形成する絶縁層を埋め込んでから、この接続孔内の絶縁層を除去した後、新に形成した絶縁層を介して金属を埋め込んでコンタクト層を形成している(例えば、特許文献1:図1参照)。そのため、製造工程が複雑になっている。 In this prior art, the insulating layer for forming the alignment mark and the metal for forming the contact layer are formed in separate steps. In addition, after the insulating layer for forming the alignment mark is embedded in the connection hole for forming the contact layer, the insulating layer in the connection hole is removed, and then the contact layer is embedded by embedding metal through the newly formed insulating layer. (For example, refer to Patent Document 1: FIG. 1). Therefore, the manufacturing process is complicated.
解決しようとする問題点は、シリコン層を貫通して形成された開口の底部にパッドの電極が形成されているので、電極に配線を接続しやすくするためには、開口を大きく形成する必要がある。そのため、素子面積が大きくなっていた点である。またパッドを形成する電極を光入射側に形成しようとすると、アライメントマークの形成工程とコンタクト部の形成工程が同一でないため、製造工程が複雑になっていた点である。 The problem to be solved is that since the pad electrode is formed at the bottom of the opening formed through the silicon layer, it is necessary to make the opening large in order to easily connect the wiring to the electrode. is there. Therefore, the element area is large. Further, if an electrode for forming a pad is to be formed on the light incident side, the manufacturing process is complicated because the alignment mark forming process and the contact part forming process are not the same.
本発明は、パッドの電極をいわゆる裏面側(光入射側)に形成することを可能にして素子面積を縮小し、アライメントマークとコンタクト部の構成を同一とすることで、同一工程で製造することを可能にして、製造工程を簡略化することを可能にする。 The present invention enables the pad electrode to be formed on the so-called back side (light incident side), reduces the element area, and makes the configuration of the alignment mark and the contact portion the same, thereby manufacturing in the same process. This makes it possible to simplify the manufacturing process.
本発明の製造方法に係わる固体撮像装置は、シリコン層と、前記シリコン層に形成されていて入射光を光電変換した信号電荷を処理して出力する画素部と、前記シリコン層中で前記画素部の周辺に形成された位置合わせマークと、前記シリコン層の第1面に形成された配線層内の第1電極と前記シリコン層の前記第1面とは反対の第2面に絶縁膜を介して形成された第2電極とを接続するコンタクト部とを有し、前記位置合わせマークと前記コンタクト部は、ともに、前記シリコン層を貫通する孔内に同一材料の絶縁層を介して形成された同一導電材料の導電層からなる。 The solid-state imaging device according to the manufacturing method of the present invention includes a silicon layer, a pixel unit that is formed in the silicon layer and that processes and outputs a signal charge obtained by photoelectrically converting incident light, and the pixel unit in the silicon layer And an alignment film formed on the first surface of the silicon layer, a first electrode in the wiring layer formed on the first surface of the silicon layer, and a second surface opposite to the first surface of the silicon layer via an insulating film The alignment mark and the contact portion are both formed through an insulating layer made of the same material in a hole penetrating the silicon layer. It consists of a conductive layer of the same conductive material.
本発明の製造方法に係わる固体撮像装置では、パッド部の第2電極がシリコン層の第1面側に形成されているので、パッドの電極を露出させるためのシリコン層を貫通する開口を形成する必要はない。また、従来の開口を形成する位置に形成されるコンタクト部は、パッド部の第1電極と第2電極との電気的接続がとれればよいので、従来の開口より小さい占有面積で形成することが可能になっている。また、位置合わせマークとコンタクト部を形成するそれぞれの孔内に同一材料の絶縁層を介して同一導電材料の導電層で位置合わせマークとコンタクト部がされている。このため、位置合わせマークとコンタクト部を、同一工程で形成することを可能にしている構造となっている。 In the solid-state imaging device according to the manufacturing method of the present invention, since the second electrode of the pad portion is formed on the first surface side of the silicon layer, an opening penetrating the silicon layer for exposing the electrode of the pad is formed. There is no need. In addition, the contact portion formed at the position where the conventional opening is formed needs only to have electrical connection between the first electrode and the second electrode of the pad portion. It is possible. In addition, the alignment mark and the contact portion are formed by the conductive layer of the same conductive material through the insulating layer of the same material in each hole forming the alignment mark and the contact portion. For this reason, the alignment mark and the contact portion can be formed in the same process.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、シリコン基板の第1面側より、位置合わせマークが形成される第1孔とパッドのコンタクト部が形成される第2孔を形成する工程と、前記第1孔と前記第2孔のそれぞれの内部に絶縁層を介して多結晶シリコン又は非晶質シリコンを埋め込んで、前記第1孔に位置合わせマークと前記第2孔にコンタクト部を形成する工程と、前記シリコン基板に、入射光を光電変換し信号電荷を出力する画素部の受光部を形成するとともに、前記受光部より信号電荷を読み出して出力する画素部のトランジスタと、画素部から出力された信号を処理する周辺回路部のトランジスタを形成する工程と、前記シリコン基板の第1面側において、前記トランジスタを構成するソース・ドレイン領域、ゲート電極、前記位置合わせマーク、及び、前記コンタクト部上にシリサイド層を形成する工程と、前記シリコン基板の第1面に第1絶縁膜を形成し、この第1絶縁膜上に前記コンタクト部に接続する接続電極を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に、前記接続電極に接続されるパッド部の第1電極を含む配線層を形成する工程と、前記シリコン基板の前記第1面とは反対の第2面側を前記コンタクト部が露出するまで除去し、残した前記シリコン基板の露出面に第2絶縁膜を形成する工程と、前記シリコン基板の第2面側の前記第2絶縁膜に前記コンタクト部に接続するパッド部の第2電極を形成する工程を有する。 The method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of forming a first hole in which an alignment mark is formed and a second hole in which a contact portion of a pad is formed from the first surface side of the silicon substrate; Embedding polycrystalline silicon or amorphous silicon in each of the first hole and the second hole via an insulating layer to form an alignment mark in the first hole and a contact portion in the second hole; The light receiving portion of the pixel portion that photoelectrically converts incident light and outputs signal charges is formed on the silicon substrate, and the transistor of the pixel portion that reads out and outputs the signal charges from the light receiving portion and is output from the pixel portion forming a transistor in the peripheral circuit unit for processing signals, the first surface side of the silicon substrate, the source-drain region constituting the transistor, the gate electrode, match the positions Mark, and, forming a connection electrode and forming a silicide layer on the contact portion, a first insulating film formed on the first surface of the silicon substrate, is connected to the contact portion in the first insulating film Forming a wiring layer including a first electrode of a pad portion connected to the connection electrode on the first insulating film, and a second surface opposite to the first surface of the silicon substrate removing the side until the contact portion is exposed, forming a second insulating film on the exposed surface of the silicon substrate leaving, in the contact portion in the second insulating film on the second surface side of the silicon substrate Forming a second electrode of the pad portion to be connected.
本発明の固体撮像装置の製造方法では、パッド部の第2電極をシリコン層の第2面側に形成するので、パッドの電極を露出させるためのシリコン層を貫通する開口部を形成する必要がない。また、従来の開口部を形成する位置に形成されるコンタクト部は、パッド部の第1電極と第2電極との電気的接続がとれればよいので、従来の開口部より小さい占有面積で形成される。また、位置合わせマークとコンタクト部を形成するそれぞれの孔内に同一材料の絶縁層を介して同一導電材料の導電層で、かつ同一工程で位置合わせマークとコンタクト部がされる。このため、位置合わせマークとコンタクト部を形成する工程が簡略化される。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, since the second electrode of the pad portion is formed on the second surface side of the silicon layer, it is necessary to form an opening that penetrates the silicon layer for exposing the electrode of the pad. Absent. In addition, the contact portion formed at the position where the conventional opening is formed needs only to have electrical connection between the first electrode and the second electrode of the pad portion. The In addition, the alignment mark and the contact part are formed in the same layer in the same process through the insulating layer of the same material in each hole forming the alignment mark and the contact part. For this reason, the process of forming the alignment mark and the contact portion is simplified.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、第2電極がシリコン層の第2面側に形成されているため、パッドの電極を取り出すための開口部が形成される必要がないので、素子面積を縮小できるという利点がある。また、パッドの電極を取り出すための開口部を形成する必要がない構成であるため、製造工程を簡単化できる。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, since the second electrode is formed on the second surface side of the silicon layer, there is no need to form an opening for taking out the electrode of the pad. There is an advantage that it can be reduced. In addition, since it is not necessary to form an opening for taking out the electrode of the pad, the manufacturing process can be simplified.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、位置合わせマークとコンタクト部とを同一工程で形成できるため、工程数が削減できるので、製造工程を簡単化でき、それに伴って製造コストを削減できるという利点がある。 The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the present invention can form the alignment mark and the contact part in the same process, so that the number of processes can be reduced, so that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced accordingly. There is.
以下、発明を実施するための形態(以下、実施の形態とする)について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
<1.第1の実施の形態>
[固体撮像装置の構成の第1例]
本発明の第1実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第1例を、図1の概略構成断面図によって説明する。
<1. First Embodiment>
[First Example of Configuration of Solid-State Imaging Device]
A first example of the configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic configuration cross-sectional view of FIG.
図1に示すように、シリコン層11に、入射光を光電変換し信号電荷を出力する画素部20と、出力された信号電荷を処理する周辺回路部30を分離する素子分離領域12が形成されている。この素子分離領域12は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)構造で形成されている。なお、画素部20内の受光部21と画素トランジスタ部(図示せず)との分離には拡散層分離を用いることもできる。
As shown in FIG. 1, an
上記シリコン層11には、入射光を光電変換する受光部21が形成されている。また上記受光部21で光電変換されて得られた信号電荷を出力する画素トランジスタ部(図示せず)が形成されている。さらに、上記受光部21および上記画素トランジスタ部を有する画素部20の周辺に、周辺回路部30のトランジスタ31が形成されている。
上記受光部21は、例えばフォトダイオードからなり、例えば、N型領域と、このN型領域の例えば光入射側に形成されたP+型領域で形成されている。
The
The
図示はされていないが、上記画素トランジスタ部のトランジスタは、通常、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタの4トランジスタ構成となっている。もしくは3トランジスタ構成となっている。
また、例えば、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタの画素トランジスタ群が二つの受光部の共通の画素トランジスタとなっていてもよい。もしくは上記トランジスタ群が四つの受光部の共通の画素トランジスタとなっていてもよい。
Although not shown, the transistor in the pixel transistor section usually has a four-transistor configuration including a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor. Or it has a three-transistor configuration.
For example, the pixel transistor group of the reset transistor, the amplification transistor, and the selection transistor may be a common pixel transistor of the two light receiving units. Alternatively, the transistor group may be a pixel transistor common to the four light receiving units.
上記転送トランジスタは、受光部21のフォトダイオードのカソード電極と電荷電圧変換部であるフローティングディフュージョン部との間に接続されている。そして、受光部21で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷(ここでは、電子)を、ゲート電極(制御電極)に転送パルスが与えられることによってフローティングディフュージョン部に転送する。
The transfer transistor is connected between the cathode electrode of the photodiode of the
上記リセットトランジスタは、リセット線にドレイン電極が、フローティングディフュージョン部にソース電極がそれぞれ接続されている。そして、受光部21からフローティングディフュージョン部への信号電荷の転送に先立って、ゲート電極にリセットパルスが与えられることによってフローティングディフュージョン部の電位をリセット電圧にリセットする。
In the reset transistor, a drain electrode is connected to a reset line, and a source electrode is connected to a floating diffusion portion. Prior to the transfer of signal charges from the
上記増幅トランジスタは、フローティングディフュージョン部にゲート電極が、画素電源にドレイン電極がそれぞれ接続されている。そして、リセットトランジスタによってリセットされた後のフローティングディフュージョン部の電位をリセットレベルとして出力する。さらに転送トランジスタによって信号電荷が転送された後のフローティングディフュージョン部の電位を信号レベルとして出力する。 In the amplification transistor, a gate electrode is connected to the floating diffusion portion, and a drain electrode is connected to the pixel power source. Then, the potential of the floating diffusion portion after being reset by the reset transistor is output as a reset level. Further, the potential of the floating diffusion portion after the signal charge is transferred by the transfer transistor is output as a signal level.
上記選択トランジスタは、例えば、ドレイン電極が増幅トランジスタのソース電極に接続され、ソース電極が出力信号線に接続されている。そしてゲート電極に選択パルスが与えられることによってオン状態となり、画素を選択状態として増幅トランジスタから出力される信号を出力信号線に出力する。 In the selection transistor, for example, the drain electrode is connected to the source electrode of the amplification transistor, and the source electrode is connected to the output signal line. When a selection pulse is applied to the gate electrode, the transistor is turned on, and the pixel is selected and a signal output from the amplification transistor is output to the output signal line.
上記周辺回路部30のトランジスタは、例えば、PMOSトランジスタ、NMOSトランジスタ等の複数のトランジスタで形成されている。図面では代表して一つのトランジスタ31を示している。
The transistors of the peripheral circuit unit 30 are formed of a plurality of transistors such as PMOS transistors and NMOS transistors, for example. In the drawing, one
例えば、上記シリコン層11の第1面上には、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタのそれぞれのゲート絶縁膜32が形成され、このゲート絶縁膜32上にゲート電極33が形成されている。このゲート電極33は、例えばポリシリコンで形成される。
For example, the
また、ゲート電極33をポリシリコンで形成した場合、NMOSトランジスタのゲート電極にはn型不純物がドーピングされている。例えばリン(P)またはヒ素(As)が、約1×1015/cm2〜1×1016/cm2程度のドーズ量でドーピングされている。
PMOSトランジスタのゲート電極にはp型不純物がドーピングされている。例えばホウ素(B)または二フッ化ホウ素(BF2)またはインジウム(In)が、約1×1015/cm2〜1×1016/cm2程度のドーズ量でドーピングされている。
When the
The gate electrode of the PMOS transistor is doped with p-type impurities. For example, boron (B), boron difluoride (BF 2 ), or indium (In) is doped at a dose of about 1 × 10 15 / cm 2 to 1 × 10 16 / cm 2 .
上記NMOSトランジスタ、PMOSトランジスタの各ゲート電極33の両側におけるシリコン層11にはLDD領域(図示せず)を介してソース・ドレイン領域35、36が形成されている。また、図示はしていないが、シリコン層11には上記フローティングディフュージョン部も形成されている。
また、上記ソース・ドレイン領域35、36の上面およびゲート電極33の上面には、シリサイド層37、38、39が形成されている。このシリサイド層37、38、39は、例えば、コバルトシリサイド(CoSi2)、ニッケルシリサイド(NiSi)、チタンシリサイド(TiSi2)、白金シリサイド(PtSi)、タングステンシリサイド(WSi2)などが用いられている。
Source /
Silicide layers 37, 38, 39 are formed on the upper surfaces of the source /
また、周辺回路部30の各ゲート電極33の側壁には、サイドウォール34が形成されている。このサイドウォール34は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜の2層構造、もしくは酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の3層構造に形成されている。なお、画素トランジスタ部のゲート電極(図示せず)の側壁にもサイドウォールが形成されている。また、上記受光部21上やフローティングディフュージョン部(図示せず)上には上記サイドウォール34を形成するときに用いた上記サイドウォール形成膜74が残されている。このサイドウォール形成膜74はシリサイド化を防ぐシリサイドブロック膜の機能を有するものでる。
このように、画素部20には、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ等からなる画素トランジスタ部が形成されている。また、周辺回路部30にはトランジスタ(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタ)31が形成されている。
Further, sidewalls 34 are formed on the sidewalls of the
As described above, the pixel unit 20 includes a pixel transistor unit including a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and the like. In the peripheral circuit section 30, transistors (NMOS transistors and PMOS transistors) 31 are formed.
また上記シリコン層11の画素部20の周辺には、上記シリコン層11を貫通する状態に、位置合わせマーク50とコンタクト部61が形成されている。
上記位置合わせマーク50は、上記シリコン層11を貫通する状態に形成された第1孔13の内部に絶縁層15を介して形成された導電層16からなる。また、上記コンタクト部61は、上記シリコン層11を貫通する状態に形成された第2孔14の内部に絶縁層15を介して形成された導電層16からなる。すなわち、上記位置合わせマーク50の絶縁層15と上記コンタクト部61の絶縁層15は同一材料からなる絶縁層である。また上記位置合わせマーク50の導電層16と上記コンタクト部61の導電層16は同一材料からなる導電層である。したがって、位置合わせマーク50の絶縁層15と上記コンタクト部61の絶縁層15は同一材料層で形成されることができる。また位置合わせマーク50の導電層16と上記コンタクト部61の導電層16は同一材料層で形成されることができる。
上記絶縁層15は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等で形成されている。また、上記導電層16は、導電型を有する不純物(例えば、ホウ素(B)、リン(P)、ヒ素(As)、インジウム(In)等)をドーピングした多結晶シリコン(ポリシリコン)膜もしくは非晶質シリコン(アモルファスシリコン)膜で形成されている。
In addition, an
The
The insulating
上記コンタクト部61の導電層16の図面における下部側の表面には、シリサイド層17が形成されている。このシリサイド層17には、例えば、コバルトシリサイド(CoSi2)、ニッケルシリサイド(NiSi)、チタンシリサイド(TiSi2)、白金シリサイド(PtSi)、タングステンシリサイド(WSi2)などが用いられている。
このように、上記コンタクト部61の導電層16表面にシリサイド層17が形成されることによって、コンタクト部61と後に説明する配線層45に形成される第1電極44(本例では、第1電極44に接続する接続電極43)との接触抵抗が低減される。
A
Thus, by forming the
上記シリコン層11の光入射側とは反対側の第2面(図面では下側の面)には、第1絶縁膜41(第1絶縁膜の下層41A、第1絶縁膜の上層41B)が形成され、この第1絶縁膜41に上記コンタクト部61に接続する接続電極43が形成されている。
A first insulating film 41 (a
上記第1絶縁膜41表面(図面では下側の面)には、上記接続電極43に接続されるパッド部60の第1電極44を含む配線層45が形成されている。この配線層45は、層間絶縁膜46中に複数層の配線47(上記第1電極44を含む)が形成されているものである。
A
上記配線層45(層間絶縁膜46)の表面は平坦化されていて、その平坦化された面には支持基板80が張り合わされている。
The surface of the wiring layer 45 (interlayer insulating film 46) is flattened, and a
上記シリコン層11の第2面(図面では上面)には、第2絶縁膜65が形成され、この第2絶縁膜65に形成された開口部67を通じて上記導電層16の露出表面に接続するパッド部60の第2電極66が形成されている。
A second insulating
また、上記第2絶縁膜65上には、上記受光部21に入射される入射光の光路にカラーフィルター層91が形成されている。
さらに、上記カラーフィルター層91上には、上記受光部21に入射光を導く集光レンズ92が形成されている。
また図示したように、周辺回路部30上には遮光膜93が形成されていてもよい。この場合、遮光膜93を被覆する絶縁膜94が形成され、カラーフィルター層91はこの絶縁膜94上に形成される。
このように、固体撮像装置1が構成されている。
Further, a
Further, a
Further, as illustrated, a
Thus, the solid-
上記固体撮像装置1では、パッド部60の第2電極66がシリコン層11の第2面側(光入射側)に形成されているので、パッドの第1電極44を露出させるためのシリコン層11を貫通する開口部を形成する必要はない。また、従来の開口部を形成する位置に形成されるコンタクト部61は、パッド部60の第1電極44と第2電極66との電気的接続がとれればよいので、従来の開口部より小さい占有面積で形成されることが可能になっている。また、位置合わせマーク50とコンタクト部61を形成するそれぞれの孔内に同一材料の絶縁層15を介して同一導電材料の導電層16で位置合わせマーク50とコンタクト部61がされている。このため、位置合わせマーク50とコンタクト部61を、同一工程で形成することを可能とする構造となっている。よって、製造工程を簡単化できる。
In the solid-
[固体撮像装置の構成の第2例]
次に、本発明の第1実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第2例を説明する。
[Second Example of Configuration of Solid-State Imaging Device]
Next, a second example of the configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described.
第2例の固体撮像装置は、前記図1によって説明した固体撮像装置1において、シリサイド層を形成せず、上記導電層16を金属で形成したものである。この金属には、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等を用いることができる。またそれらの金属の合金を用いることもできる。さらに、シリサイド層、導電層16以外の構成要素は前記第1例の固体撮像装置1と同一である。
このように、導電層16が金属で形成されることによって、第1電極44(実質は接続電極43)との接触抵抗をさらに低減できる。
The solid-state imaging device of the second example is the solid-
Thus, by forming the
<2.第2の実施の形態>
[固体撮像装置の製造方法の第1例]
本発明の第2実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の第1例を、図2〜図11の製造工程断面図によって説明する。
<2. Second Embodiment>
[First Example of Manufacturing Method of Solid-State Imaging Device]
A first example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the manufacturing process cross-sectional views of FIGS.
図2(1)に示すように、シリコン基板10に入射光を光電変換し信号電荷を出力する画素部20と、出力された信号電荷を処理する周辺回路部30の形成領域を分離する素子分離領域12を形成する。この素子分離領域12を形成するには、まず、上記シリコン基板10の第1面(表面)に酸化シリコン膜(図示せず)を介して窒化シリコン膜71を形成する。
次いで、通常のレジスト塗布技術によって、上記窒化シリコン膜71上にレジスト膜(図示せず)を形成する。続いて、通常のリソグラフィー技術によって上記レジスト膜をパターニングして、素子分離領域が形成される領域上に開口部を有するレジストパターン(図示せず)を形成する。このレジストパターンをエッチングマスクに用いて、上記窒化シリコン膜71、酸化シリコン膜をエッチングし、開口部を形成した後、上記レジストパターンを除去する。
次に、上記窒化シリコン膜をエッチングマスクに用いて上記シリコン基板10に素子分離領域が形成される素子分離溝を形成する。その後、この素子分離溝に絶縁膜を埋め込み、上記窒化シリコン膜71上の余剰な絶縁膜を、例えば化学的機械研磨(CMP)によって除去する。なお、上記絶縁膜を埋め込む前に素子分離溝の内面を酸化させて酸化膜を形成してもよい。
As shown in FIG. 2A, element isolation that separates the formation region of the pixel portion 20 that photoelectrically converts incident light into the
Next, a resist film (not shown) is formed on the
Next, using the silicon nitride film as an etching mask, an element isolation groove in which an element isolation region is formed in the
その後、上記窒化シリコン膜71を、例えば、熱リン酸を用いたウエットエッチングによって除去する。図面では、窒化シリコン膜71を除去する直前の状態を示した。
Thereafter, the
次に、図3(2)に示すように、上記シリコン基板10上に窒化シリコン膜72を形成する。上記同様に、通常のレジスト塗布技術によって、上記窒化シリコン膜72上にレジスト膜(図示せず)を形成する。続いて、通常のリソグラフィー技術によって、上記レジスト膜をパターニングして、位置合わせマークを形成する領域上、およびパッド部の電極に接続されるコンタクト部を形成する領域上に開口部を形成したレジストパターン(図示せず)を形成する。このレジストパターンをエッチングマスクに用いて、上記窒化シリコン膜72、酸化シリコン膜をエッチングし、開口部73を形成する。そして上記レジストパターンを除去する。
さらに開口部73を形成した窒化シリコン膜72をエッチングマスクにして、上記シリコン基板10に位置合わせマークが形成される第1孔13とパッドのコンタクト部が形成される第2孔14を形成する。
上記位置合わせマークおよびコンタクト部を形成する領域は、例えば、上記画素部20が形成される領域の周辺部になる。また、上記第2孔14は、後の工程でシリコン基板10を薄膜化してシリコン層を形成したときのシリコン層の厚さに相当した深さ(1μm〜5μm程度)に形成する。このような深さに上記第2孔14を形成することで、シリコン層を貫通するように形成される。なお、上記第2孔14の口径の大きさは、抵抗値に影響するため、導電層を埋め込むことができる範囲内で大きいほうが望ましい。例えば、1μm程度が好ましい。
Next, as shown in FIG. 3B, a
Further, using the
The region where the alignment mark and the contact portion are formed is, for example, the peripheral portion of the region where the pixel portion 20 is formed. The
次に、図4(3)に示すように、上記第1孔13と上記第2孔14のそれぞれの内部に絶縁層15を介して導電層16を埋め込む。このとき、上記窒化シリコン膜72上にも上記絶縁層15、導電層16が形成される。
上記絶縁層15は、例えば、上記第2孔14を埋め込むことがないように、かつ、シリコン基板10との絶縁性が確保できる膜厚以上に形成される。例えば、100nm以上500nm以下の膜厚に形成される。ただし、上記第2孔14の口径を1μmとした場合、上記絶縁層15の膜厚が500nmでは上記第2孔14が埋め込まれてしまうので、上記絶縁層15を埋め込む領域が残るように、上記絶縁層15の膜厚は100nm以上200nm以下にすることが好ましい。このように、上記絶縁層15の膜厚は、シリコン基板10との絶縁性が確保できる膜厚以上で、上記絶縁層15が埋め込まれる領域を残すようにすることが重要である。
上記絶縁層15は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等で形成される。また、上記導電層16は、導電型を有する不純物(例えば、ホウ素(B)、リン(P)、ヒ素(As)、インジウム(In)等)をドーピングした多結晶シリコン(ポリシリコン)膜もしくは非晶質シリコン(アモルファスシリコン)膜で形成される。
また、上記絶縁層15、導電層16は、均一な膜厚に形成されることが好ましいので、例えば化学的気相成長(CVD)法によって形成される。
Next, as shown in FIG. 4 (3), a
For example, the insulating
The insulating
Further, since the insulating
次に、図5(4)に示すように、上記シリコン基板10上の余剰な導電層16、絶縁層15を除去する。その結果、上記第1孔13の内部に上記絶縁層15を介して導電層16が埋め込まれた位置合わせマーク50が形成される。同時に、上記第2孔14の内部に上記絶縁層15を介して導電層16が埋め込まれたコンタクト部61を形成する。
上記導電層16、絶縁層15の除去は、エッチバックによる。もちろん、化学的機械研磨(CMP)法によってもよい。
なお、上記シリコン基板10表面に対して、上記位置合わせマーク50や上記コンタクト部61の部分に段差が生じてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 5D, the excessive
The
Note that a step may be formed in the position of the
次に、図6(5)に示すように、上記シリコン基板10に、入射光を光電変換する受光部21を形成する。また上記受光部21で光電変換されて得られた信号電荷を出力する画素トランジスタ部(図示せず)を形成する。さらに、上記受光部21および上記画素トランジスタ部を有する画素部20の周辺に、周辺回路部30のトランジスタ31を形成する。
上記受光部21は、例えばフォトダイオードからなり、例えば、N型領域と、このN型領域の例えば光入射側に形成されたP+型領域で形成される。
Next, as shown in FIG. 6 (5), a
The
上記画素トランジスタ部のトランジスタ(図示せず)は、図示はされていないが、通常、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタの4トランジスタ構成となっている。もしくは3トランジスタ構成となっている。
また、例えば、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタの画素トランジスタ群が二つの受光部の共通の画素トランジスタとなっていてもよい。もしくは上記トランジスタ群が四つの受光部の共通の画素トランジスタとなっていてもよい。
The transistor (not shown) in the pixel transistor section is not shown in the figure, but usually has a four-transistor configuration including a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor. Or it has a three-transistor configuration.
For example, the pixel transistor group of the reset transistor, the amplification transistor, and the selection transistor may be a common pixel transistor of the two light receiving units. Alternatively, the transistor group may be a pixel transistor common to the four light receiving units.
上記周辺回路部30のトランジスタ31は、例えば、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタで形成される。図面では代表して一つのトランジスタを示している。
例えば、シリコン基板10上に、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタのそれぞれのゲート絶縁膜32を形成する。次にゲート絶縁膜32上にゲート電極33を形成する。このゲート電極33は、例えばLP−CVD法により、ポリシリコンを堆積して形成する。
The
For example, the
また、ゲート電極33をポリシリコンで形成した場合、ゲート電極33にパターニングする前のゲート電極を形成する膜(ゲート電極形成膜)に対してゲート空乏化対策を行う。このゲート空乏化とは、ゲート絶縁膜の膜厚が薄膜化するに伴い、物理的なゲート絶縁膜の膜厚だけでなくゲートポリシリコン内の空乏層の膜厚の影響が無視できなくなって、実効的なゲート絶縁膜の膜厚が薄くならず、トランジスタ性能が落ちてしまうという問題である。
例えば、NMOSトランジスタの形成領域の上記ゲート電極形成膜にn型不純物をドーピングする。例えばリン(P)またはヒ素(As)を、約1×1015/cm2〜1×1016/cm2程度のドーズ量でイオン注入する。
次いで、PMOSトランジスタの形成領域の上記ゲート電極形成膜にp型不純物をドーピングする。このドーピングは、例えばホウ素(B)または二フッ化ホウ素(BF2)またはインジウム(In)を、約1×1015/cm2〜1×1016/cm2程度のドーズ量でイオン注入する。
上記各イオン注入は、どちらを先に行ってもよい。また、上記各イオン注入においても、今後の各イオン注入においても、一般的なイオン注入と同様に、適宜、レジストからなるイオン注入マスクを形成してイオン注入を行う。そして、イオン注入後にイオン注入マスクのレジストを除去する。
Further, when the
For example, the gate electrode formation film in the NMOS transistor formation region is doped with an n-type impurity. For example, phosphorus (P) or arsenic (As) is ion-implanted at a dose of about 1 × 10 15 / cm 2 to 1 × 10 16 / cm 2 .
Next, the gate electrode formation film in the PMOS transistor formation region is doped with a p-type impurity. In this doping, for example, boron (B), boron difluoride (BF 2 ), or indium (In) is ion-implanted at a dose of about 1 × 10 15 / cm 2 to 1 × 10 16 / cm 2 .
Either of the above ion implantations may be performed first. In each of the above ion implantations as well as in future ion implantations, ion implantation is performed by appropriately forming an ion implantation mask made of a resist, as in general ion implantation. Then, after the ion implantation, the resist of the ion implantation mask is removed.
次に、各MOSトランジスタのLDD領域(図示せず)を形成する。
まず、周辺回路部30に形成されるNMOSトランジスタに関しては、各ゲート電極33の両側における半導体基板10にLDD領域(図示せず)を形成する。LDD領域は、イオン注入により形成され、イオン注入種に例えばヒ素(As)もしくはリン(P)を用い、ドーズ量を例えば1×1013/cm2〜1×1015/cm2に設定する。このとき、同時に上記画素トランジスタ部に形成されるMOSトランジスタに関しても、各ゲート電極の両側における半導体基板10にLDD領域を形成してもよい。また、このLDD領域の形成に先立ってポケット拡散層を形成してもよい。
Next, an LDD region (not shown) of each MOS transistor is formed.
First, for the NMOS transistor formed in the peripheral circuit section 30, LDD regions (not shown) are formed in the
周辺回路部30のPMOSトランジスタの形成領域に関しては、各ゲート電極33の両側における半導体基板10にLDD領域(図示せず)を形成する。このLDD領域は、イオン注入により形成され、イオン注入種に例えば二フッ化ホウ素(BF2)またはホウ素(B)またはインジウム(In)を用い、ドーズ量を例えば1×1013/cm2〜1×1015/cm2に設定する。また、このLDD領域の形成に先立ってポケット拡散層を形成してもよい。
With respect to the formation region of the PMOS transistor in the peripheral circuit section 30, LDD regions (not shown) are formed in the
次に、周辺回路部30の各ゲート電極33の側壁にサイドウォール34を形成する。図面では代表して一つのトランジスタを示している。
上記サイドウォール34は、全面にサイドウォール形成膜を成膜した後、このサイドウォール形成膜をエッチバックすることにより形成される。このサイドウォール34は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜の2層構造、もしくは酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の3層構造に形成される。なお、同時に、画素トランジスタ部のゲート電極の側壁にもサイドウォールを形成する。このとき、上記受光部21上やフローティングディフュージョン部(図示せず)が形成される領域上に上記サイドウォール形成膜74を残しておいて、それを後の工程のシリサイド層を形成する際のシリサイドブロック膜に用いることもできる。これによって、白傷やランダムノイズの発生を抑制することができる。
Next, sidewalls 34 are formed on the sidewalls of the
The
次に、周辺回路部30の各MOSトランジスタの形成領域にソース・ドレイン領域35,36を形成する。図面では代表して一つのトランジスタを示している。
まず、例えば、周辺回路部30のNMOSトランジスタの形成領域にソース・ドレイン領域を形成する。すなわち、NMOSトランジスタの各ゲート電極の両側に、LDD領域を介して、半導体基板10に上記ソース・ドレイン領域が形成される。上記ソース・ドレイン領域は、イオン注入により形成され、イオン注入種に例えばヒ素(As)またはリン(P)を用い、ドーズ量を例えば1×1015/cm2〜1×1016/cm2に設定する。このとき、同時に上記画素トランジスタ部に形成されるMOSトランジスタに関しても、各ゲート電極の両側における半導体基板10にソース・ドレイン領域を形成してもよい。また、同時にフローティングディフュージョン部も形成されてもよい。
Next, source /
First, for example, source / drain regions are formed in the formation region of the NMOS transistor in the peripheral circuit section 30. That is, the source / drain regions are formed on the
次に、周辺回路部30のPMOSトランジスタの形成領域にソース・ドレイン領域を形成する。すなわち、PMOSトランジスタの各ゲート電極の両側に、上記LDD領域を介して、半導体基板10に上記ソース・ドレイン領域が形成される。上記ソース・ドレイン領域は、イオン注入により形成され、イオン注入種に例えばホウ素(B)または二フッ化ホウ素(BF2)を用い、ドーズ量を例えば1×1015/cm2〜1×1016/cm2に設定する。
次に、各ソース・ドレイン領域35,36の活性化アニールを行う。この活性化アニールは、例えば約800℃〜1100℃で行う。この活性化アニールを行う装置は、例えばRTA(Rapid Thermal Annealing )装置、スパイク−RTA装置などを用いることができる。
Next, source / drain regions are formed in the PMOS transistor formation region of the peripheral circuit section 30. That is, the source / drain regions are formed on the
Next, activation annealing of the source /
次に、画素トランジスタ部を被覆する第2シリサイドブロック膜(図示せず)を形成する。
これによって、上記サイドウォール形成膜(第1シリサイドブロック膜)74を残した上記受光部21上、フローティングディフュージョン部(図示せず)上、画素トランジスタ部(図示せず)上が、第1、第2シリサイドブロック膜で被覆される。
Next, a second silicide block film (not shown) that covers the pixel transistor portion is formed.
As a result, the first, first, and second portions on the
次に、周辺回路部30の各MOSトランジスタのソース・ドレイン領域35、36上およびゲート電極33上にシリサイド層37、38、39を形成する。図面では代表して一つのトランジスタを示している。同時に上記コンタクト部61の導電層16表面にシリサイド層17を形成する。このとき、位置合わせマーク50の導電層16上にもシリサイド層17が形成される。
上記シリサイド層37、38、39、17には、コバルトシリサイド(CoSi2)、ニッケルシリサイド(NiSi)、チタンシリサイド(TiSi2)、白金シリサイド(PtSi)、タングステンシリサイド(WSi2)などを用いる。
上記シリサイド層37、38、39、17の形成例として、ニッケルシリサイドを形成する一例を以下に説明する。
まず全面にニッケル(Ni)膜を形成する。このニッケル膜は、例えばスパッタ装置を用いて、例えば10nmの厚さに形成される。次いで、300℃〜400℃程度でアニール処理を行って、ニッケル膜と下地にシリコンとを反応させて、ニッケルシリサイド層を形成する。その後、未反応なニッケルをウエットエッチングにより除去する。このウエットエッチングによって、絶縁膜以外のシリコンまたはポリシリコン表面のみ、自己整合的にシリサイド層37、38、39、17が形成される。
その後、500℃〜600℃程度で再度、アニール処理を行い、ニッケルシリサイド層を安定化させる。
上記シリサイド化工程では、画素トランジスタ部の各MOSトランジスタのソース・ドレイン領域(図示せず)、ゲート電極(図示せず)上にはシリサイド層が形成されない。これは、シリサイドの金属が受光部21上まで拡散することによる白傷や暗電流の増加をなくすためである。
Next, silicide layers 37, 38, 39 are formed on the source /
Cobalt silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), titanium silicide (TiSi 2 ), platinum silicide (PtSi), tungsten silicide (WSi 2 ), etc. are used for the silicide layers 37, 38, 39 and 17.
As an example of forming the silicide layers 37, 38, 39, and 17, an example of forming nickel silicide will be described below.
First, a nickel (Ni) film is formed on the entire surface. This nickel film is formed to a thickness of, for example, 10 nm using, for example, a sputtering apparatus. Next, annealing is performed at about 300 ° C. to 400 ° C., the nickel film and the base are reacted with silicon to form a nickel silicide layer. Thereafter, unreacted nickel is removed by wet etching. By this wet etching, silicide layers 37, 38, 39, and 17 are formed in a self-aligned manner only on the silicon or polysilicon surface other than the insulating film.
Thereafter, annealing is performed again at about 500 ° C. to 600 ° C. to stabilize the nickel silicide layer.
In the silicidation step, no silicide layer is formed on the source / drain regions (not shown) and gate electrodes (not shown) of the MOS transistors in the pixel transistor portion. This is to eliminate white scratches and increase in dark current due to diffusion of silicide metal to the
このように、上記コンタクト部61の導電層16表面にシリサイド層17が形成されることによって、コンタクト部61と配線層に形成される第1電極(本例では、第1電極に接続する接続電極)との接触抵抗が低減される。
Thus, by forming the
次に、図7(6)に示すように、上記シリコン基板10上にエッチング停止層となる第1絶縁膜41(第1絶縁膜の下層41A、第1絶縁層の上層41B)を形成し、この第1絶縁膜41に前記コンタクト部61に接続する接続電極43(43C)を形成する。同時に周辺回路部30のトランジスタ31に接続する接続電極43(43T)を形成する。さらに同時に、図示はしていないが、画素トランジスタ部のトランジスタ、フローティングディフュージョン部等に接続する接続電極も形成される。
Next, as shown in FIG. 7 (6), a first insulating film 41 (a
次に、図8(7)に示すように、上記第1絶縁膜41上に、上記接続電極43Cに接続されるパッド部60の第1電極44を含む配線層45を形成する。以下、上記接続電極43Cを含めて第1電極44とする。この配線層45は、層間絶縁膜46中に複数層の配線47(上記第1電極44を含む)が形成されているものである。その一部の配線47は接続電極43(43T)に接続されている。
Next, as shown in FIG. 8 (7), the
次に、図9(8)に示すように、上記配線層45(層間絶縁膜46)の表面を平坦化した後、その平坦化した面に支持基板80を張り合わせる。
その後、上記シリコン基板10の裏面側(2点鎖線で示す部分)を除去して、上記シリコン基板10を薄膜化してシリコン層11を形成する。この結果、上記第1孔13および上記第2孔14のそれぞれの内部に形成された導電層16が露出される。
Next, as shown in FIG. 9 (8), after the surface of the wiring layer 45 (interlayer insulating film 46) is flattened, a
Thereafter, the back side (portion indicated by a two-dot chain line) of the
次に、図10(9)に示すように、上記シリコン基板10(シリコン層11)の第2面(裏面)に第2絶縁膜65を形成する。そして、通常のレジスト塗布技術、リソグラフィ技術によってエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを用いたエッチングによって、第2絶縁膜65に上記パッド部60の導電層16を露出させる開口部67を形成する。その後、この開口部67内を通じて上記導電層16に接続するパッド部60の第2電極66を形成する。この第2電極66の形成は、通常の配線形成技術による。例えば、導電膜を形成した後、エッチングによってパターニングを行って、上記第2電極66を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (9), a second insulating
次に、図11(10)に示すように、上記シリコン基板10(シリコン層11)の第2面(裏面)側の上記第2絶縁膜65上で、上記受光部21に入射される入射光の光路に、カラーフィルター層91を形成する。
さらに、上記カラーフィルター層91上に、上記受光部21に入射光を導く集光レンズ92を形成する。なお、上記第2電極66上に形成された上記カラーフィルター層91、集光レンズ92を形成する層は除去して、第2電極66表面は露出させておく。
また、上記カラーフィルター層91を形成するに先立ち、周辺回路部30の第2絶縁膜65上に遮光膜93を形成してもよい。この場合、遮光膜93を被覆する絶縁膜94を形成しておく。したがって、カラーフィルター層92はこの絶縁膜94上に形成される。
このようにして、固体撮像装置1が完成する。
Next, as shown in FIG. 11 (10), incident light incident on the
Further, a
Prior to forming the
In this way, the solid-
上記固体撮像装置の製造方法では、パッド部60の第2電極66をシリコン層11の第2面側に形成するので、従来技術のようにパッドの電極を露出させるためのシリコン層を貫通する開口部を形成する必要がない。また、従来の開口部を形成する位置に形成されるコンタクト部61は、パッド部60の第1電極44と第2電極47との電気的接続がとれればよいので、従来の開口部より小さい占有面積で形成できる。また、位置合わせマーク50とコンタクト部61を形成するそれぞれの孔内に同一材料の絶縁層15を介して同一導電材料の導電層16で、かつ同一工程で位置合わせマーク50とコンタクト部61がされる。このため、位置合わせマーク50とコンタクト部61を形成する工程が簡略化される。
よって、位置合わせマーク50とコンタクト部61とを同一工程で形成できるため、工程数が削減できるので、製造工程を簡単化でき、それに伴って製造コストを削減できるという利点がある。
In the method of manufacturing the solid-state imaging device, since the
Therefore, since the
[固体撮像装置の製造方法の第2例]
次に、本発明の第2実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の第2例を説明する。
[Second Example of Manufacturing Method of Solid-State Imaging Device]
Next, a second example of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described.
第2例の固体撮像装置の製造方法は、前記図2〜図11によって説明した固体撮像装置1の製造方法において、上記導電層16を金属で形成し、導電層16の表面にシリサイド層を形成しない製造方法である。この金属には、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等を用いることができる。またそれらの金属の合金を用いることもできる。さらに、導電層16を金属で形成すること、および導電層16表面にシリサイド層を形成しないこと以外の製造工程は前記第1例の固体撮像装置1の製造方法と同一である。
このように、導電層16が金属で形成されることによって、第1電極44(実質は接続電極43)との接触抵抗をさらに低減できる。
The manufacturing method of the solid-state imaging device of the second example is the same as the manufacturing method of the solid-
Thus, by forming the
[固体撮像装置の製造方法の比較例]
次に、固体撮像装置の製造方法の比較例を、図12〜図22の製造工程断面図によって説明する。
[Comparative Example of Manufacturing Method of Solid-State Imaging Device]
Next, a comparative example of the method for manufacturing the solid-state imaging device will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS.
図12(1)に示すように、シリコン基板110表面(第1面)に酸化シリコン膜(図示せず)を介して窒化シリコン膜171を形成する。
次いで、レジストマスク(図示せず)を用いたエッチング技術によって、位置合わせマーク(アライメントマーク)およびパッド部のコンタクト部が形成される領域上の上記窒化シリコン膜171上に開口部172、173を形成する。その後、レジストマスクを除去する。
次に、上記窒化シリコン膜171をエッチングマスクに用いて上記シリコン基板110に、位置合わせマークが形成される第1孔113とパッドの形成領域に形成される第2孔114を形成する。この第2孔114は、後の工程で、パッドの電極を取り出すために形成される開口部の側部を囲むように形成される。すなわち、平面視、リング状の孔となる。
As shown in FIG. 12A, a
Next,
Next, using the
次に、図13(2)に示すように、上記第1孔113と上記第2孔114のそれぞれの内部に絶縁層115を介して多結晶シリコン(ポリシリコン)を埋め込んで埋め込み層116を形成する。この多結晶シリコン層の代わりに非晶質シリコン(アモルファスシリコン)層を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 13B, a buried
次に、図14(3)に示すように、上記窒化シリコン膜171(前記図12(1)参照)上の余剰な多結晶シリコン層116、絶縁層115(前記図13(2)参照)を除去する。その結果、上記第1孔113の内部に上記絶縁層115を介して多結晶シリコン層116が埋め込まれた位置合わせマーク150が形成される。同時に、上記第2孔114の内部に上記絶縁層115を介して埋め込み層116が埋め込まれる。
上記埋め込み層116、絶縁層115の除去は、エッチバックによる。もちろん、化学的機械研磨(CMP)法によってもよい。
なお、上記位置合わせマーク150の表面や上記第2孔114に埋め込んだ埋め込み層116の表面に段差が生じてもかまわない。
その後、上記窒化シリコン膜171を除去する。図面では、上記窒化シリコン膜171を除去した後の状態を示した。
Next, as shown in FIG. 14 (3), the excess
The buried
Note that a step may be formed on the surface of the
Thereafter, the
次に、図15(4)に示すように、シリコン基板110に入射光を光電変換し信号電荷を出力する画素部120と、出力された信号電荷を処理する周辺回路部130の形成領域を分離する素子分離溝117を形成する。
この素子分離溝117を形成するには、まず、上記シリコン基板110の第1面(表面)に酸化シリコン膜(図示せず)を介して窒化シリコン膜174を形成する。
次いで、上記窒化シリコン膜174の所定位置に開口部を設け、その窒化シリコン膜174をエッチングマスクに用いたエッチングによって、上記シリコン基板110に素子分離溝117を形成する。このとき、位置合わせマークの形成領域の第1孔113上部側、およびパッド部の形成領域の第2孔114の上部側にも溝152、162を形成する。
Next, as shown in FIG. 15 (4), the formation region of the pixel portion 120 that photoelectrically converts incident light to the
In order to form the
Next, an opening is provided at a predetermined position of the
次に、図16(5)に示すように、上記素子分離溝117、溝152、162の内部に絶縁膜118を埋め込み、上記窒化シリコン膜174上の余剰な絶縁膜を、例えば化学的機械研磨(CMP)によって除去する。なお、上記絶縁膜118を埋め込む前に素子分離溝117、溝152、162の内面を酸化させて酸化膜を形成してもよい。このようにして、上記素子分離溝117の内部に素子分離領域112を形成する。
なお、図面では、窒化シリコン膜174上に形成された余剰な絶縁膜118が除去された後の状態を示している。
Next, as shown in FIG. 16 (5), an insulating
In the drawing, the state after the excess insulating
次に、図17(6)に示すように、上記シリコン基板110に、入射光を光電変換する受光部121を形成する。また上記受光部121で光電変換されて得られた信号電荷を出力する画素トランジスタ部(図示せず)を形成する。さらに、上記受光部121および上記画素トランジスタ部を有する画素部120の周辺に、周辺回路部130のトランジスタ131を形成する。
上記受光部121、上記画素トランジスタ部のトランジスタ(図示せず)、上記周辺回路部130のトランジスタ131は、前記本発明の固体撮像装置の製造方法の第1例で説明したのと同様な工程で形成される。例えば、シリコン基板110上にゲート絶縁膜132を介してゲート電極133を形成し、その側壁にサイドウォール134を形成する。次に、ゲート電極133の両側にシリコン基板110にソース・ドレイン領域135、136を形成する。
Next, as shown in FIG. 17 (6), a
The
次に、周辺回路部130の各MOSトランジスタのソース・ドレイン領域135、136上およびゲート電極133上にシリサイド層137、138、139を形成する。図面では代表して一つのトランジスタを示している。
上記シリサイド層137、138、139は、前記本発明の固体撮像装置の製造方法の第1例で説明したのと同様な工程で形成される。
Next, silicide layers 137, 138, 139 are formed on the source /
The silicide layers 137, 138, and 139 are formed in the same process as described in the first example of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.
次に、図18(7)に示すように、上記シリコン基板110上にエッチング停止膜141、第1絶縁膜142を形成し、この第1絶縁膜142に周辺回路部130のトランジスタ131に接続する接続電極143を形成する。同時に、図示はしていないが、画素トランジスタ部のトランジスタ、フローティングディフュージョン部等に接続する接続電極も形成される。
Next, as shown in FIG. 18 (7), an
次に、図19(8)に示すように、上記第1絶縁膜142上に、上記接続電極143に接続される配線147、パッド部の第1電極144を含む配線層145を形成する。この配線層145は、層間絶縁膜146中に上記接続電極143に接続される配線147を含む複数層の配線147および第1電極144が形成されているものである。
Next, as shown in FIG. 19 (8), a
次に、図21(9)に示すように、上記配線層145(層間絶縁膜146)の表面を平坦化した後、その平坦化した面に支持基板180を張り合わせる。
その後、上記シリコン基板110の裏面側(2点鎖線で示す部分)を除去して、上記シリコン基板110を薄膜化してシリコン層111を形成する。この結果、上記第1孔113および上記第2孔114のそれぞれの内部に形成された絶縁層115が露出される。
Next, as shown in FIG. 21 (9), the surface of the wiring layer 145 (interlayer insulating film 146) is planarized, and then a
Thereafter, the back side (portion indicated by a two-dot chain line) of the
次に、図21(10)に示すように、上記シリコン基板110(シリコン層111)の第2面(裏面)に、第2絶縁膜165を介して上記受光部121に入射される入射光の光路にカラーフィルター層191を形成する。
さらに、上記カラーフィルター層191上に、上記受光部121に入射光を導く集光レンズ192を形成する。
Next, as shown in FIG. 21 (10), the incident light incident on the
Further, a
次に、図22(11)に示すように、上記第2絶縁膜165側より、この第2絶縁膜165、シリコン層111、エッチング停止膜141、第1絶縁膜142等を貫通して層間絶縁膜146の一部を開口して、上記第1電極144に達する開口部148を形成する。
Next, as shown in FIG. 22 (11), from the second
このように、上記製造方法の従来技術では、上記パッド部の第1電極144に達する開口部148を形成する必要があり、この工程が本発明の製造方法の工程よりも多くなることがわかる。また、本発明の製造方法では、先に述べたように、位置合わせマーク50とコンタクト部61が同時に形成されるので、位置合わせマーク50に対してコンタクト部61を形成する工程を別途行う必要がない。また、従来技術の製造工程をほぼ転用して本発明の製造方法を実施できるので、新たな工程を行うプロセス的な負荷が少ないという利点もある。すなわち、従来技術で用いていた既存の製造装置を用いて、本発明の製造方法を実施できる。このため、製造コスト、設備コストの増加がなく、開口部148を形成しない分、製造工程ストの削減が可能になる。
Thus, in the prior art of the manufacturing method, it is necessary to form the
[固体撮像装置の適用例]
次に、本発明の固体撮像装置を適用した撮像装置の構成の一例を、図23のブロック図によって説明する。
[Application example of solid-state imaging device]
Next, an example of the configuration of an imaging apparatus to which the solid-state imaging apparatus of the present invention is applied will be described with reference to the block diagram of FIG.
図23に示すように、撮像装置200は、撮像部201に固体撮像装置210を備えている。この撮像部201の集光側には像を結像させる集光光学部202が備えられ、また、撮像部201には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部203が接続されている。また上記信号処理部203によって処理された画像信号は画像記憶部(図示せず)によって記憶させることができる。このような撮像装置200において、上記固体撮像装置210には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置1を用いることができる。
As illustrated in FIG. 23, the imaging device 200 includes a solid-state imaging device 210 in the imaging unit 201. A condensing optical unit 202 that forms an image is provided on the light condensing side of the image pickup unit 201. The image pickup unit 201 has an image of a signal that is photoelectrically converted by a driving circuit that drives the image pickup unit 201 and a solid-state image pickup device. A signal processing unit 203 having a signal processing circuit or the like for processing is connected. The image signal processed by the signal processing unit 203 can be stored by an image storage unit (not shown). In such an imaging apparatus 200, the solid-
本発明の撮像装置200では、本願発明の固体撮像装置1を用いることから、固体撮像装置1の分光バランスを整えることができるため、自然に近い色に画像を整える際の画像合成マージンができ、色補正が容易にできるので、色再現性に優れた画像が得られるという利点がある。
In the imaging device 200 of the present invention, since the solid-
また、上記撮像装置200は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。また、上記撮像装置200は、上記のような撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことをいう。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。 In addition, the imaging device 200 may be formed as a single chip, or may be in a modular form having an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged together. May be. The imaging device 200 can also be applied to the imaging device as described above. Here, the imaging device refers to, for example, a camera or a portable device having an imaging function. “Imaging” includes not only capturing an image during normal camera shooting but also includes fingerprint detection in a broad sense.
1…固体撮像装置、10…シリコン基板、11…シリコン層、13…第1孔、14…第2孔、15…絶縁層、16…導電層、20…画素部、21…受光部、30…周辺回路部、41…第1絶縁膜、43…接続電極、44…第1電極、45…配線層、50…位置合わせマーク、60…コンタクト部、65…第2絶縁膜、66…第2電極
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1孔と前記第2孔のそれぞれの内部に絶縁層を介して多結晶シリコン又は非晶質シリコンを埋め込んで前記第1孔に位置合わせマークと前記第2孔にコンタクト部を形成する工程と、
前記シリコン基板に、入射光を光電変換し信号電荷を出力する画素部の受光部を形成するとともに、前記受光部より信号電荷を読み出して出力する画素部のトランジスタと、画素部から出力された信号を処理する周辺回路部のトランジスタを形成する工程と、
前記シリコン基板の第1面側において、前記トランジスタを構成するソース・ドレイン領域、ゲート電極、前記位置合わせマーク、及び、前記コンタクト部上にシリサイド層を形成する工程と、
前記シリコン基板の第1面に第1絶縁膜を形成し、この第1絶縁膜上に前記コンタクト部に接続する接続電極を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に、前記接続電極に接続されるパッド部の第1電極を含む配線層を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記第1面とは反対の第2面側を前記コンタクト部が露出するまで除去し、残した前記シリコン基板の露出面に第2絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の第2面側の前記第2絶縁膜に前記コンタクト部に接続するパッド部の第2電極を形成する工程を有する
固体撮像装置の製造方法。 Forming a first hole in which the alignment mark is formed and a second hole in which the contact portion of the pad is formed from the first surface side of the silicon substrate;
A step of embedding polycrystalline silicon or amorphous silicon in each of the first hole and the second hole via an insulating layer to form an alignment mark in the first hole and a contact portion in the second hole; When,
On the silicon substrate, a light receiving portion of a pixel portion that photoelectrically converts incident light and outputs a signal charge is formed, a transistor of the pixel portion that reads and outputs the signal charge from the light receiving portion, and a signal output from the pixel portion Forming a peripheral circuit transistor for processing
Forming a silicide layer on the first surface side of the silicon substrate on the source / drain regions, the gate electrode, the alignment mark, and the contact portion constituting the transistor;
Forming a first insulating film on the first surface of the silicon substrate, and forming a connection electrode connected to the contact portion on the first insulating film;
Forming a wiring layer including a first electrode of a pad portion connected to the connection electrode on the first insulating film;
Removing the second surface opposite to the first surface of the silicon substrate until the contact portion is exposed, and forming a second insulating film on the exposed surface of the remaining silicon substrate;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming a second electrode of a pad portion connected to the contact portion on the second insulating film on the second surface side of the silicon substrate.
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